大理岩断裂能与细观结构几何特征相关性

摘要：

岩石在细观尺度上是由矿物颗粒胶结而成,除细观结构的力学特性外,其几何特征(颗粒界面网络结构和颗粒粒度分布)也对宏观断裂能具有一定的影响.为了探索这种几何特征与大理岩断裂能之间的相关性,从而进一步揭示岩石细观断裂机制,首先通过三点弯曲试验测定大理岩的断裂能,然后在试验后的三点弯试件断口处取岩石切片,进行电镜(SEM)扫描以获取岩石细观结构图像.利用图像处理技术获取岩石细观颗粒的界面网络图.通过对颗粒界面网络图分析,发现颗粒界面网络拓扑结构与颗粒粒度分布具有较强的分形特征.将二者分形维数与试件宏观断裂能相对比,发现它们之间具有很强的相关性.界面网络分形维数与宏观断裂能具有很强的二次相关性,而粒度分布维数与宏观断裂能之间具有较强的线性相关性.宏观断裂能随着两种分形维数的增大而增大.该研究结果揭示了宏观断裂能与岩石细观结构几何特征的相关性,加深了对宏观断裂能细观机制的理解.

关键词：岩石、断裂能、细观结构、分形维数、大理岩

所属期刊栏目：37

分类号：TU454(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金项目No.11172172;国家重点基础研究发展计划973项目No.2011CB013505.This work was supported by the National Natural Science Foundation of China NSFC11172172 and the National Program on Key Basic Research Project of China 973 Program 2011CB013505.

在线出版日期：2016-10-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：2341-2346